Гравитационната константа, константата на Нютон, е фундаментална физическа константа, константа на гравитационното взаимодействие.

Гравитационната константа се появява в съвременната нотация на закона за всемирното привличане, но изрично отсъства при Нютон и в трудовете на други учени до началото на 19 век.

Гравитационната константа в сегашната си форма е въведена за първи път в закона за всемирното привличане, очевидно едва след прехода към единна метрична система от мерки. Това вероятно е направено за първи път от френския физик Поасон в неговия Трактат по механика (1809 г.). Поне историците не са идентифицирали по-ранни работи, в които да се появи гравитационната константа.

През 1798 г. Хенри Кавендиш провежда експеримент за определяне на средната плътност на Земята с помощта на торсионна везна, изобретена от Джон Мичъл (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнява трептенията на махалото на тестово тяло под въздействието на гравитацията на топки с известна маса и под въздействието на гравитацията на Земята. Числената стойност на гравитационната константа е изчислена по-късно въз основа на средната плътност на Земята. Точност на измерената стойност Жот времето на Кавендиш тя се е увеличила, но неговият резултат вече е доста близо до съвременния.

През 2000 г. е получена стойността на гравитационната константа

cm 3 g -1 s -2 , с грешка от 0,0014%.

Последната стойност на гравитационната константа е получена от група учени през 2013 г., работещи под егидата на Международното бюро за мерки и теглилки, и е

cm 3 g -1 s -2 .

В бъдеще, ако експериментално се установи по-точна стойност на гравитационната константа, тя може да бъде преразгледана.

Стойността на тази константа е известна много по-малко точно от тази на всички други фундаментални физически константи и резултатите от експериментите за нейното прецизиране продължават да варират. В същото време е известно, че проблемите не са свързани с промени в самата константа от място на място и във времето, а са причинени от експериментални трудности при измерване на малки сили, като се вземат предвид голям брой външни фактори.

Според астрономическите данни константата G е останала почти непроменена през последните стотици милиони години, относителната й промяна не надвишава 10?11 - 10?12 годишно.

Според закона на Нютон за всемирното привличане силата на гравитационното привличане Емежду две материални точки с маси м 1 и м 2 разположени на разстояние r, е равно на:

Фактор на пропорционалност Жв това уравнение се нарича гравитационна константа. Числено то е равно на модула на гравитационната сила, действаща върху точково тяло с единица маса от друго подобно тяло, намиращо се на единица разстояние от него.

В единиците на Международната система от единици (SI), препоръчителната стойност на Комитета по данни за наука и технологии (CODATA) за 2008 г. беше

Ж= 6,67428 (67) 10 × 11 m 3 s × 2 kg × 1

през 2010 г. стойността беше коригирана на:

Ж= 6,67384 (80) 10 · 11 m 3 s · 2 kg · 1, или N mI kg · 2.

През октомври 2010 г. в списанието Physical Review Letters се появи статия, предлагаща преработена стойност от 6,67234 (14), което е три стандартни отклонения по-малко от Ж, препоръчан през 2008 г. от Комитета по данни за наука и технологии (CODATA), но в съответствие с по-ранната стойност на CODATA, въведена през 1986 г.

Ревизия на стойността Ж, което се случи между 1986 и 2008 г., е причинено от изследвания на нееластичността на нишките на окачването в торсионните везни.

Гравитационната константа е основа за преобразуване на други физически и астрономически величини, като масите на планетите във Вселената, включително Земята, както и други космически тела, в традиционни мерни единици, като килограми. Освен това, поради слабостта на гравитационното взаимодействие и произтичащата от това ниска точност на измерванията на гравитационната константа, масовите съотношения на космическите тела обикновено се знаят много по-точно от отделните маси в килограми.

В теорията на гравитацията на Нютон и теорията на относителността на Айнщайн, гравитационната константа ( Ж) е универсална константа на природата, непроменлива в пространството и времето, независима от физичните и химичните свойства на околната среда и гравитиращите маси.

В оригиналната си форма във формулата на Нютон, коефициентът Жотсъстваше. Както посочва източникът: „Гравитационната константа е въведена за първи път в закона за всемирното привличане, очевидно едва след прехода към единна метрична система от мерки. Може би това е направено за първи път от френския физик S.D. Поасон в неговия „Трактат по механика“ (1809 г.) поне историците не са идентифицирали никакви по-ранни трудове, в които да се появи гравитационната константа.

Въвеждане на коеф Жбеше причинено от две причини: необходимостта да се установи правилното измерение и да се съгласуват гравитационните сили с реалните данни. Но наличието на този коефициент в закона за всемирното привличане все още не хвърли светлина върху физиката на процеса на взаимно привличане, за което Нютон беше критикуван от своите съвременници.

Нютон беше обвинен по една сериозна причина: ако телата се привличат, тогава те трябва да изразходват енергия за това, но от теорията не е ясно откъде идва енергията, как се изразходва и от какви източници се попълва. Както отбелязват някои изследователи: откриването на този закон се случи след принципа на запазване на импулса, въведен от Декарт, но от теорията на Нютон следва, че привличането е свойство, присъщо на взаимодействащи маси от тела, които изразходват енергия без попълване и не намаляват! Това е някакъв вид неизчерпаем източник на гравитационна енергия!

Лайбниц нарича принципа на гравитацията на Нютон „нематериална и необяснима сила“. Предположението за гравитация в съвършена празнота е описано от Бернули като "скандално"; и принципът на „actio in distans“ (действие от разстояние) тогава не се радваше на особено благоволение, отколкото сега.

Вероятно не от нищото физиците посрещнаха формулата на Нютон с враждебност; тя наистина не отразява енергията за гравитационно взаимодействие. Защо различните планети имат различна гравитация и Жпостоянна за всички тела на Земята и в Космоса? Може би Жзависи от масата на телата, но в чистата си форма масата няма никаква гравитация.

Като се има предвид, че във всеки конкретен случай взаимодействието (привличането) на телата става с различна сила (усилие), тази сила трябва да зависи от енергията на гравитиращите маси. Във връзка с горното, формулата на Нютон трябва да съдържа енергиен коефициент, отговорен за енергията на привличане на маси. По-правилно твърдение за гравитационното привличане на телата би било да се говори не за взаимодействието на масите, а за взаимодействието на енергиите, съдържащи се в тези маси. Тоест енергията има материален носител, без който не може да съществува.

Тъй като енергийното насищане на телата е свързано с тяхната топлина (температура), коефициентът трябва да отразява това съответствие, т.к. топлината генерира гравитация!

Друг аргумент относно непостоянството на G. Ще цитирам от ретро учебник по физика: „Като цяло съотношението E = mc 2 показва, че масата на всяко тяло е пропорционална на неговата обща енергия. Следователно всяка промяна в енергията на тялото е съпроводена с едновременно изменение на неговата маса. Така например, ако едно тяло се нагрее, масата му се увеличава.

Ако масата на две нагрети тела се увеличи, тогава в съответствие със закона за всемирното привличане силата на тяхното взаимно привличане също трябва да се увеличи. Но тук има сериозен проблем. С повишаването на температурата, клонейки към безкрайност, масите и силите между гравитиращите тела също ще клонят към безкрайност. Ако твърдим, че температурата е безкрайна, а сега понякога се допускат такива волности, тогава гравитацията между две тела също ще бъде безкрайна, в резултат на което при нагряване телата трябва да се компресират, а не да се разширяват! Но природата, както виждате, не стига до абсурда!

Как да се преодолее тази трудност? Това е тривиално - трябва да намерите максималната температура на дадено вещество в природата. Въпрос: как да го намеря?

Температурата е ограничена

Вярвам, че огромен брой лабораторни измервания на гравитационната константа са били и се извършват при стайна температура, равна на: Θ=293 К(20 0 C) или близка до тази температура, т.к самият инструмент, торсионна везна на Кавендиш, изисква много внимателно боравене (фиг. 2). По време на измерванията трябва да се изключат всякакви смущения, особено вибрации и температурни промени. Измерванията трябва да се извършват във вакуум с висока точност; това се налага от много малкия размер на измерваното количество.

За да бъде универсален и световен “Законът за всемирното привличане” е необходимо да се свърже с термодинамичната температурна скала. Представените по-долу изчисления и графики ще ни помогнат да направим това.

Да вземем декартовата координатна система OX – OU. В тези координати изграждаме началната функция G=ƒ( Θ ).

На абсцисната ос нанасяме температурата, започвайки от нула градуса по Келвин. Нека начертаем стойностите на коефициента G по ординатната ос, като вземем предвид, че стойностите му трябва да попадат в диапазона от нула до единица.

Нека маркираме първата референтна точка (A), тази точка с координати: x=293.15 K (20⁰С); y=6.67408·10 -11 Nm 2 /kg 2 (G). Нека свържем тази точка с началото на координатите и да получим графика на зависимостта G=ƒ( Θ ), (фиг. 3)

Ориз. 3

Екстраполираме тази графика и удължаваме правата линия, докато се пресече с ординатата, равна на едно, y=1. Имаше технически затруднения при конструирането на графиката. За да се начертае началната част на графиката, беше необходимо да се увеличи значително мащабът, тъй като параметърът Жима много малка стойност. Графиката има малък ъгъл на повдигане, така че за да я поберем на един лист, ще прибегнем до логаритмична скала по оста x (фиг.4).

Ориз. 4

Сега, обърнете внимание!

Пресечна точка на графика на функция с ордината G=1, дава втората референтна точка (B). От тази точка спускаме перпендикуляра към абсцисната ос, на която получаваме координатната стойност x=4,39 10 12 K.

Каква е тази стойност и какво означава? Според строителните условия това е температура. Проекцията на точка (B) върху оста "x" отразява - максималната възможна температура на дадено вещество в природата!

За по-лесно възприемане, нека представим същата графика в двойни логаритмични координати ( Фиг.5).

Коефициент Жне може да има стойност по-голяма от единица по дефиниция. Тази точка затваря абсолютната термодинамична температурна скала, която е започната от лорд Келвин през 1848 г.

Графиката показва, че G коефициентът е пропорционален на телесната температура. Следователно гравитационната константа е променлива величина и в закона за всеобщото привличане (1) тя трябва да се определя от отношението:

G E – универсален коефициент (UC), за да не се бърка с G, го записваме с индекс д(Eergy – енергия). Ако температурите на взаимодействащите тела са различни, тогава се взема тяхната средна стойност.

Θ 1– температура на първото тяло

Θ 2– температура на второто тяло.

Θ макс– максимално възможната температура на дадено вещество в природата.

В това писане коеф G Eняма измерение, което го утвърждава като коефициент на пропорционалност и универсалност.

Нека заместим G E в израз (1) и запишем закона за всемирното привличане в общ вид:

Само благодарение на енергията, съдържаща се в масите, възниква тяхното взаимно привличане. Енергията е свойството на материалния свят да извършва работа.

Само поради загуба на енергия поради привличане възниква взаимодействие между космическите тела. Загубата на енергия може да се идентифицира с охлаждането.

Всяко тяло (вещество), когато се охлади, губи енергия и поради това, колкото и да е странно, се привлича от други тела. Физическата природа на гравитацията на телата е желанието за най-стабилно състояние с най-малко вътрешна енергия - това е естественото състояние на природата.

Формулата на Нютон (4) придоби систематична форма. Това е много важно за изчисляване на космическите полети на изкуствени спътници и междупланетни станции, а също така ще направи възможно по-точното изчисляване на първо място на масата на Слънцето. работа ЖНа Мизвестни с тези планети, движението на сателитите около които е измерено с висока точност. От движението на самите планети около Слънцето можем да изчислим Жи масата на Слънцето. Грешките в масите на Земята и Слънцето се определят от грешката Ж.

Новият коефициент най-накрая ще позволи да се разбере и обясни защо орбиталните траектории на първите спътници (пионери) досега не съответстват на изчислените. При изстрелването на спътници не е взета предвид температурата на изтичащите газове. Изчисленията показаха по-ниска ракетна тяга и спътниците се издигнаха на по-висока орбита; например орбитата на Explorer-1 се оказа с 360 km по-висока от изчислената. Фон Браун почина, без да разбере този феномен.

Досега гравитационната константа нямаше физическо значение, тя беше просто спомагателен коефициент в закона за всемирното привличане, служещ за свързване на измеренията. Съществуващата числена стойност на тази константа превърна закона не в универсален, а в частен, за една температурна стойност!

Гравитационната константа е променлива величина. Ще кажа повече, че гравитационната константа, дори в границите на гравитацията, не е постоянна стойност, т.к. В гравитационното привличане участват не масите на телата, а енергиите, съдържащи се в измерваните тела. Това е причината да не може да се постигне висока точност при измерване на гравитационната константа.

Закон за гравитацията

Законът на Нютон за всемирното привличане и универсалният коефициент (G E =UC).

Тъй като този коефициент е безразмерен, формулата за универсална гравитация получи измерението dim kg 2 / m 2 - това е извънсистемна единица, възникнала в резултат на използването на телесни маси. С измерението стигнахме до оригиналната форма на формулата, която беше определена от Нютон.

Тъй като формула (4) идентифицира силата на привличане, която се измерва в нютони в системата SI, можем да използваме размерния коефициент (K), както в закона на Кулон.

Където K е коефициент, равен на 1. За да конвертирате измерението в SI, можете да използвате същото измерение като Ж, т.е. K= m 3 kg -1 s -2.

Експериментите свидетелстват: гравитацията не се генерира от маса (материя), гравитацията се осъществява с помощта на енергии, съдържащи се в тези маси! Ускорението на телата в гравитационно поле не зависи от тяхната маса, така че всички тела падат на земята с еднакво ускорение. От една страна, ускорението на телата е пропорционално на действащата върху тях сила и следователно пропорционално на тяхната гравитационна маса. Тогава, според логиката на разсъжденията, формулата на закона за всемирното привличане трябва да изглежда така:

Където Е 1И Е 2– енергия, съдържаща се в масите на взаимодействащи тела.

Тъй като е много трудно да се определи енергията на телата при изчисления, оставяме масите във формулата на Нютон (4), замествайки константата Жпо енергиен коефициент G E.

Максималната температура може да бъде по-точно изчислена математически от връзката:

Нека запишем това съотношение в цифрова форма, като вземем предвид, че (G max =1):

Оттук: Θ макс=4,392365689353438 10 12 K (8)

Θ макс– това е максимално възможната температура на дадено вещество в природата, над която не е възможна стойност!

Бих искал веднага да отбележа, че това далеч не е абстрактна фигура, а предполага, че във физическата природа всичко е крайно! Физиката описва света въз основа на фундаменталните концепции за крайна делимост, крайна скорост на светлината и съответно температурата трябва да е крайна!

Θ максимум 4,4 трилиона градуса (4,4 тераКелвина). Трудно е да си представим, по нашите земни стандарти (усещания), толкова висока температура, но нейната крайна стойност поставя забрана за спекулации със своята безкрайност. Това твърдение ни води до извода, че гравитацията също не може да бъде безкрайна, отношението G E =Θ/Θ max поставя всичко на мястото му.

Друго нещо е, ако числителят (3) е равен на нула (абсолютна нула) на термодинамичната температурна скала, тогава силата Евъв формула (5) ще бъде равно на нула. Привличането между телата трябва да спре, телата и обектите ще започнат да се разпадат на съставните си частици, молекули и атоми.

Продължение в следващата статия...

За да обясним наблюдаваната еволюция на Вселената в рамките на съществуващите теории, трябва да приемем, че някои фундаментални константи са по-постоянни от други

Сред основните физически константи - скоростта на светлината, константата на Планк, зарядът и масата на електрона - гравитационната константа стои някак отделно. Дори историята на измерването му е представена в известните енциклопедии Britannica и Larousse, да не говорим за "Physical Encyclopedia", с грешки. От съответните статии в тях читателят научава, че числовата му стойност е определена за първи път в прецизни експерименти през 1797–1798 г. от известния английски физик и химик Хенри Кавендиш (1731–1810), херцог на Девъншър. Всъщност Кавендиш измерва средната плътност на Земята (неговите данни, между другото, се различават само с половин процент от резултатите от съвременните изследвания). Имайки информация за плътността на Земята, можем лесно да изчислим нейната маса и знаейки масата, да определим гравитационната константа.

Интригата е, че по времето на Кавендиш концепцията за гравитационна константа все още не е съществувала и законът за всемирното привличане не е обичайно да се записва в познатата ни форма. Нека припомним, че гравитационната сила е пропорционална на произведението на масите на гравитиращите тела и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тези тела, докато коефициентът на пропорционалност е именно гравитационната константа. Тази форма на писане на закона на Нютон се появява едва през 19 век. А първите експерименти, в които е измерена гравитационната константа, са проведени още в края на века - през 1884 г.

Както отбелязва руският научен историк Константин Томилин, гравитационната константа се различава от другите фундаментални константи и по това, че естественият мащаб на което и да е физическо количество не е свързан с нея. В същото време скоростта на светлината определя максималната стойност на скоростта, а константата на Планк определя минималната промяна в действието.

И само по отношение на гравитационната константа беше изказана хипотезата, че нейната числена стойност може да се променя с времето. Тази идея е формулирана за първи път през 1933 г. от английския астрофизик Едуард Милн (Edward Arthur Milne, 1896–1950), а през 1937 г. от известния английски физик теоретик Пол Дирак (1902–1984) в рамките на т.нар. числова хипотеза” , предполага, че гравитационната константа намалява с изтичането на космологичното време. Хипотезата на Дирак заема важно място в историята на теоретичната физика на ХХ век, но не е известно повече или по-малко надеждно експериментално потвърждение за нея.

Пряко свързана с гравитационната константа е така наречената "космологична константа", която за първи път се появява в уравненията на общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Откривайки, че тези уравнения описват или разширяваща се, или свиваща се вселена, Айнщайн изкуствено добавя „космологичен член“ към уравненията, което гарантира съществуването на стационарни решения. Неговият физически смисъл се свеждаше до съществуването на сила, която компенсира силите на универсалната гравитация и се проявява само в много големи мащаби. Несъответствието на модела на стационарната Вселена става очевидно за Айнщайн след публикуването на трудовете на американския астроном Едуин Хъбъл (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) и съветския математик Александър Фридман, които доказват валидността на различен модел, според който Вселената се разширява във времето. През 1931 г. Айнщайн изоставя космологичната константа, наричайки я в частен разговор „най-голямата грешка в живота си“.

Историята обаче не свърши дотук. След като се установи, че разширяването на Вселената се ускорява през последните пет милиарда години, въпросът за съществуването на антигравитация отново стана актуален; заедно с нея космологичната константа също се върна в космологията. В същото време съвременните космолози свързват антигравитацията с наличието на така наречената „тъмна енергия“ във Вселената.

Както гравитационната константа, космологичната константа, така и "тъмната енергия" бяха обект на интензивна дискусия на неотдавнашна конференция в Лондонския имперски колеж относно нерешени проблеми в стандартния модел на космологията. Една от най-радикалните хипотези е формулирана в доклад на Филип Манхайм, физик на елементарните частици в Университета на Кънектикът в Сторс. Всъщност Манхайм предлага да се лиши гравитационната константа от статута й на универсална константа. Според неговата хипотеза "табличната стойност" на гравитационната константа е определена в лаборатория, разположена на Земята, и може да се използва само в рамките на Слънчевата система. В космологичен мащаб гравитационната константа има различна, значително по-малка числена стойност, която може да се изчисли с помощта на методите на физиката на елементарните частици.

Представяйки своята хипотеза на колегите си, Манхайм преди всичко се стреми да доближи решението на „проблема за космологичната константа“, който е много актуален за космологията. Същността на този проблем е следната. Според съвременните концепции космологичната константа характеризира скоростта на разширяване на Вселената. Числената му стойност, намерена теоретично чрез методите на квантовата теория на полето, е 10 120 пъти по-висока от тази, получена от наблюдения. Теоретичната стойност на космологичната константа е толкова голяма, че със съответната скорост на разширяване на Вселената звездите и галактиките просто няма да имат време да се образуват.

Хипотезата си за съществуването на две различни гравитационни константи – за слънчевата система и за междугалактическите мащаби – Манхайм обосновава по следния начин. Според него това, което всъщност се определя при наблюденията, не е самата космологична константа, а определена величина, пропорционална на произведението на космологичната константа и гравитационната константа. Да приемем, че в междугалактически мащаб гравитационната константа е много малка, а стойността на космологичната константа съответства на изчислената стойност и е много голяма. В този случай произведението на две константи може да е малко, което не противоречи на наблюденията. „Може би е време да спрем да мислим за космологичната константа като малка“, казва Манхайм, „а просто да приемем, че е голяма и да продължим оттам.“ В този случай „проблемът с космологичната константа“ е решен.

Предложеното от Манхайм решение изглежда просто, но цената за него е много висока. Както Zeeya Merali отбелязва в статията „Две константи са по-добри от една“, публикувана от New Scientist на 28 април 2007 г., чрез въвеждане на две различни числени стойности за гравитационната константа, Манхайм неизбежно трябва да се откаже от уравненията на общата теория на Айнщайн за относителност. В допълнение, хипотезата на Манхайм прави идеята за „тъмна енергия“, приета от повечето космолози, излишна, тъй като малка стойност на гравитационната константа в космологичните мащаби сама по себе си е еквивалентна на предположението за съществуването на антигравитация.

Кийт Хорн от британския университет Св. Андрю (Университетът на Сейнт Андрю) приветства хипотезата на Манхайм, тъй като тя използва фундаментални принципи на физиката на елементарните частици: „Много е елегантна и би било чудесно, ако беше вярна.“ Според Хорн в този случай бихме могли да комбинираме физиката на частиците и гравитацията в една много привлекателна теория.

Но не всички са съгласни с нея. New Scientist също цитира мнението на космолога Том Шанкс, че някои явления, които се вписват много добре в стандартния модел - например последните измервания на космическото микровълново фоново лъчение и движенията на двойните пулсари - е малко вероятно да бъдат толкова лесно обяснени в теорията на Манхайм .

Самият Манхайм не отрича проблемите, пред които е изправена неговата хипотеза, като отбелязва, че ги смята за много по-малко значими в сравнение с трудностите на стандартния космологичен модел: „Той се разработва от стотици космолози и въпреки това е незадоволителен от 120 порядъка на величина."

Трябва да се отбележи, че Манхайм намери редица поддръжници, които го подкрепиха, за да изключи най-лошото. Към най-лошото те отдадоха хипотезата, изложена през 2006 г. от Пол Стайнхард от Принстънския университет и Нийл Турок от Кеймбриджкия университет, според която Вселената периодично се ражда и изчезва, като във всеки от циклите (с продължителност трилион години) има Голям взрив и във всеки цикъл числовата стойност на космологичната константа се оказва по-малка от тази в предишния. Изключително незначителната стойност на космологичната константа, регистрирана в наблюдения, тогава означава, че нашата Вселена е много далечна брънка в много дълга верига от възникващи и изчезващи светове...

Учени от Русия и Китай уточниха гравитационната константа, използвайки два независими метода. Резултатите от изследването са публикувани в списание Nature.

Гравитационната константа G е една от основните константи във физиката, която се използва при изчисляване на гравитационното взаимодействие на материалните тела. Според закона за всемирното привличане на Нютон гравитационното взаимодействие на две материални точки е пропорционално на произведението на техните маси и обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между тях. Тази формула включва и постоянен коефициент - гравитационната константа G. Сега астрономите могат да измерват масите и разстоянията много по-точно от гравитационната константа, поради което се е натрупала систематична грешка във всички изчисления на гравитацията между телата. Вероятно грешката, свързана с гравитационната константа, също засяга изследванията на взаимодействията на атоми или елементарни частици.

Физиците многократно са измервали това количество. В новата работа международен екип от учени, включващ служители на Държавния астрономически институт на името на П.К. Sternberg (SAI) от Московския държавен университет, реши да изясни гравитационната константа, използвайки два метода и торсионно махало.

„В експеримент за измерване на гравитационната константа е необходимо да се направят абсолютни измервания на три физически величини: маса, дължина и време“, коментира един от авторите на изследването Вадим Милюков от SAI. - Абсолютните измервания винаги могат да бъдат обременени от систематични грешки, така че беше важно да се получат два независими резултата. Ако те съвпадат един с друг, тогава има увереност, че те са свободни от систематика. Нашите резултати се съгласуват помежду си на ниво три стандартни отклонения.“

Първият подход, използван от авторите на изследването, е така нареченият динамичен метод (time-of-swing method, ToS). Изследователите изчисляват как честотата на торсионните вибрации се променя в зависимост от позицията на две тестови тела, които служат като източници на маса. Ако разстоянието между пробните тела намалява, силата на тяхното взаимодействие се увеличава, което следва от формулата за гравитационно взаимодействие. В резултат на това честотата на трептенията на махалото се увеличава.

Схема на експериментална установка с торсионно махало

Q. Li, C. Xie, J.-P. Liu и др.

Използвайки този метод, изследователите взеха предвид приноса на еластичните свойства на нишката на окачването на махалото към грешките на измерването и се опитаха да ги изгладят. Експериментите са проведени на две независими устройства, разположени на разстояние 150 m едно от друго. В първия учените тестваха три различни вида влакна от суспензионна нишка, за да проверят за възможни грешки, предизвикани от материала. Вторият имаше значително различен дизайн: изследователите използваха ново силикатно влакно, различен набор от махала и тежести, за да оценят грешките, които зависят от инсталацията.

Вторият метод, чрез който се измерва G, е методът на обратната връзка с ъгловото ускорение (AAF). Той измерва не честотата на трептенията, а ъгловото ускорение на махалото, причинено от тестови тела. Този метод за измерване на G не е нов, но за да се повиши точността на изчислението, учените коренно промениха дизайна на експерименталната установка: замениха алуминиевата стойка със стъклена, така че материалът да не се разширява при нагряване. Като тестови маси бяха използвани внимателно полирани сфери от неръждаема стомана, близки по форма и еднородност до идеалните.

За да намалят ролята на човешкия фактор, учените измерват отново почти всички параметри. Те също са изследвали подробно влиянието на температурата и вибрациите по време на въртене върху разстоянието между тестовите тела.

Стойностите на гравитационната константа, получени в резултат на експерименти (AAF - 6.674484(78)×10 -11 m 3 kg -1 s -2; ToS - 6.674184(78)×10 -11 m 3 kg -1 s -2) съвпадат един с друг на ниво три стандартни отклонения. Освен това и двете имат най-малката несигурност от всяка преди установена стойност и са в съответствие със стойността, препоръчана от Комитета по данни за наука и технологии (CODATA) през 2014 г. Тези изследвания, първо, допринесоха много за определянето на гравитационната константа и второ, показаха какви усилия ще са необходими в бъдеще, за да се постигне още по-голяма точност.

Хареса ли ви материала? в „Моите източници“ на Yandex.News и ни четете по-често.

Изпращайте прессъобщения за научни изследвания, информация за последните публикувани научни статии и съобщения за конференции, както и данни за грантове и спечелени награди до science@site.

коефициент на пропорционалност G във формулата, изразяваща закона на Нютон за гравитацията F=G mM / r 2, Където Е- силата на гравитацията, М и м- маси от привличащи се тела, r- разстояние между телата. Други обозначения за G. p .: γ или f(по-рядко к 2). Числената стойност на G.P. зависи от избора на системата от единици за дължина, маса и сила. В системата от единици CGS (Вижте системата от единици CGS)

Ж= (6,673 ± 0,003)․10 -8 дни․cm 2․g -2

или cm 3․g --1․сек -2, в Международната система единици (вижте Международна система единици)

Ж= (6,673 ± 0,003)․10 -11․ н․м 2․кг --2

или м 3․кг -1․сек -2. Най-точната стойност на G.P. се получава от лабораторни измервания на силата на привличане между две известни маси с помощта на торсионна везна (вижте Торсионна везна).

При изчисляване на орбитите на небесни тела (например спътници) спрямо Земята се използва геоцентричният геометричен индекс - произведението на геоцентричния индекс от масата на Земята (включително нейната атмосфера):

G.E.= (3,98603 ± 0,00003)․10 14 ․ м 3․сек -2.

При изчисляване на орбитите на небесните тела спрямо Слънцето се използва хелиоцентричната геометрична точка - произведението на хелиоцентричната точка от масата на Слънцето:

GSs = 1,32718․10 20 ․ м 3․сек -2.

Тези ценности G.E.И GSsсъответстват на системата от фундаментални астрономически константи (виж Фундаментални астрономически константи), приета през 1964 г. на конгреса на Международния астрономически съюз.

Ю. А. Рябов.

• - , физически величина, характеризираща свойствата на тялото като източник на гравитация; равна на инерционната маса. ...

  Физическа енциклопедия

• - нарастване във времето на отклоненията от средната стойност. стойности на плътността и скоростта на движение на веществото в пространството. произведени под въздействието на гравитацията...

  Физическа енциклопедия

• - увеличаване на смущенията в плътността и скоростта на материята в първоначално почти хомогенна среда под въздействието на гравитационните сили. В резултат на гравитационната нестабилност се образуват бучки материя...

  Астрономически речник

• - тяло с голяма маса, чието влияние върху движението на светлината е подобно на действието на обикновена леща, която пречупва лъчите чрез промяна на оптичните свойства на средата...

  Светът на Лем - речник и справочник

• - подземни води, които могат да се движат през порите, пукнатините и други кухини на скалите под въздействието на гравитацията...

  Речник на геоложките термини

• - безплатна вода. Движи се под действието на гравитацията, в него действа хидродинамично налягане...

  Речник по хидрогеология и инженерна геология

• - Влагата е свободна, подвижна или способна да се движи в почвата или почвата под въздействието на гравитацията...

  Обяснителен речник по почвознание

• - гравитацията е постоянна, - универсална. физически константа G, включена във формулата, изразяваща закона на гравитацията на Нютон: G = *10-11N*m2/kg2...

  Голям енциклопедичен политехнически речник

• - локална сегрегация по височината на слитъка, свързана с разликата в плътността на твърдата и течната фази, както и течните фази, които не се смесват по време на кристализация...
• - шахтова пещ, в която нагретият материал се движи отгоре надолу под въздействието на гравитацията, а газообразният охладител се движи срещу...

  Енциклопедичен речник по металургия

• - син. термин гравитационна аномалия...

  Геоложка енциклопедия

• - виж чл. Безплатна вода....

  Геоложка енциклопедия

• - маса, тежка маса, физическо количество, характеризиращо свойствата на тялото като източник на гравитация; числено равна на инерционната маса. Вижте Маса...
• - същото като отвеса...

  Велика съветска енциклопедия

• - тежка маса, физическо количество, което характеризира свойствата на тялото като източник на гравитация; числено равна на инерционната маса. Вижте Маса...

  Велика съветска енциклопедия

• - коефициент на пропорционалност G във формулата, изразяваща закона на Нютон за гравитацията F = G mM / r2, където F е силата на привличане, M и m са масите на привличащите се тела, r е разстоянието между телата...

  Велика съветска енциклопедия

"Гравитационна константа" в книгите